LMF501Tを使ったラジオ製作by Tuning Raido
2003.11.08 ラジオ作りますか？から独立させました。それに伴い、文章を微妙に直してあります。
2006.04.13 改造を始めました。とりあえず固定バイアスの低周波アンプを一段かましてみます。
2006.12.23 さらに同調回路あたりの配線を変えてみます。
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2006.12.23
とかなんとか言ってるうちにもうすぐ今年も終わりそう。
耳がつんざくような轟音は相変わらずですが（それ以前に電源電圧が低すぎてクリップしちゃうわけですが）、まあそれは多分AGCをもっとガンガンかければよろしいのではないかとの予測で、そこは最後のお楽しみにしておいて、まずは選択度が悪いのを何とかしたい。
選択度が悪いのはもちろんQが低いから。LMF501Tの入力インピーダンスは1MΩで、同調回路は同調時に100kΩぐらいとするならば、負荷Qが下がるとも思えないですがさにあらず。実は3年前に最初の回路だとAGCの100kのせいでQダンプするというアドバイスをいただいてまして。たしかに前の回路だと電池の部分をショートしてみると100kが同調回路に並列に入ることになってしまい、せっかくの電流がそっちに流れてしまうというもったいない状態でした。で、AGCの100kを交流的にマイナス側（コールド側）に配線を変更してみました。
現在の回路
結果は、噂どおり発振バリバリのラジオになってしまいました。以前のレイアウトだと、バーアンテナのコアがLMF501Tに近く、これが上手い具合に再生がかかって感度が結構あってよかったんですが、配線を上図のように変更した結果、感度がもっと上がって、発振全開となってしまったわけです。これを静めるためバーアンテナを501Tから離してみますと、感度分離度共にはっきり改善されていることがわかりました。
ダイヤルを回すと部屋の中にいてもたくさん聞こえてきます。在京7局全部聞こえます。最初に作った時もそれなりに感度が良いとは思っていましたが、SL-55GT程度のアンテナでこれだけ聞こえるというのは驚きです。
とにかく今のままでは、ケースに収めて外で聞くことはできません。まずは発振バリバリを止めましょう。
つづく。
2006.04.13
何と3年ぶりに更新。
で、まあこのラジオは半年ぐらい使ったんですが、歩きながら使うと、ちょっと音量不足で雑踏では聞き取りにくかったのですね。それでしばらくほおって置いたんですが、それじゃあんまりだろうということで、低周波アンプぐらいは付けてみようかな、とふと思いたったのです。石はストックがたっぷりある2SC1815を固定バイアスで料理してLMF501Tとは10μFで接続でいいべ、と思ったんですが、それじゃあちょっとつまらないので、ジャンク箱を探してみると、何が原因かはしりませんが全然鳴らなくなってしまった100円AMラジオから、韓国で最もポピュラーな石"S9011"を外して使ってみることにしました。
んータッパウエアのケースよりこっちのほうがいいなぁ
いやしかしこの中身は3石スーパーなのですが、結構部品取りには良いです。S9011はスペック表を見ると2SC1815よりは定格がちょっと落ちますが、限界で使うわけでもなし、ま気軽に使えます。
韓国の石はSがトランジスタで、最後の数字が奇数だとNPN、偶数だとPNP、あと日本のと足のアサインが違ってます。
hFEは119ありました。充分です。負荷はクリスタルイヤホンなので(こいつはチタン酸バリウムなので確かインピーダンスは10KΩ)、Rcは適当に抵抗にしといて(トランスなんて勿体ないっす)、Vccが1.5Vで、Icは0.5mAぐらいでいいか。そうすると1.5V/2をRcに食わせて(降伏電圧Vce(sat)がMAX=0.3Vとかは無視)1.5KΩ。hFEから逆算してRbも決めて回路はできあがり。LMF501Tの出力がなんぼとかも無視です。
でラグ板の空いてる足に(このために空けてあったのです。信じて下さい）、部品4つを付けてできあがりです。
結果は、部屋で聞いた限りでは、まあそこそこ大きくなったかな、という感じでした。がしかし次の日通勤で聞こうと外でスイッチを入れたら・・・なんと耳がツン裂けるような轟音がイヤホンから聞こえてきました。当然ニッポン放送のうえやなぎまさひこの声は歪んでしまってます。完全に入力オーバーです。でも歩いていてちょっとでも電波が弱くなると殆ど聞こえないという感じです。こんなピーキーなF1マシンみたいなラジオは嫌です。いかにスーパーヘテロダインが凄いか、あるいは、なぜAGCというものがこの世に存在しているのか身にしみて理解できました。
あと感度が良くなってわかりましたが、やはり分離が悪いですね。東京大手町あたりで使うと、NHK第1と第2が仲良く一緒にダイヤルの上から下まで聞こえます。ピークはあるんですが。なるほど、ここがやはり設計の勘所ってところですかね。初段でいきなり高周波3段増幅（LMF501T）なんてやると聞こえなくてもいい信号まで聞こえてしまうのです。スーパーだとここはその同調のピークを少なめに増幅して、かつIFTで絞りつつ、数段を用いてゲインを上げていくってところが良いんでしょうな。
あと、3年前にご指摘いただいた501の入力回路を修正するのと、フィードバック抵抗100KΩを修正したら、もうちょっと良くなるのかな、と思っています。もうちょっと改造してみます。その前にS9011の前段にボリューム付けた方がいいかも知れない。
つづく。
2003.04.24
・LMF501Tに出会ってしまった。
この間、サトー電気に買い物にいったんですが、フト壁をみたらミツミ製のLMF501T在庫有りの紙が貼ってあるではないですか。さっそく５個ほど買ってきました。自分で回路を全部決めるのもいいですが、たまにはこういう石との出会いでラジオを作るのも良いのではないでしょうか。
というわけで、さっそくミツミのホームページからスペック表を入手して読んでみました。何々、1.5Vで動くとな！3000kHzまでいける！そりゃあ小型なラジオが作れるぞ、と思って、まずケースをこれ↓にしました。１００円ショップで４個１００円で売っていたパックです。１個２５円！？メーカーも大変でしょうねぇ。
バンテリン無しには生きられない私・・・
で、考えた回路図がこれです。ほとんどスペック表の使用例のままですが。
501の出力は直接クリスタルイヤホンに接続しています。本当は直列にコンデンサを入れるらしいんですが、クリスタルイヤホンのキャパシタンスをそのまま利用してやろう、という腹です。部品点数を減らすためわざとそうしました。
部品のレイアウトと完成図がこれです。
あんまし上手くないな・・・
部品を並べてみました。
部品表
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AMラジオ用IC..............LMF501T(ミツミ）
x1
バーアンテナ................SL-55GT(あさひ通信）
x1
単連ポリバリコン.........220pF(メーカー不明)
x1
ダイヤル........................ネジ付き
x1
平ラグ板........................6P(サトーパーツ）
x1
抵抗...............................1/4W 100k
x1
抵抗...............................1/4W 1k
x1
コンデンサ.....................セラミック 0.1
x1
コンデンサ.....................セラミック 0.01
x1
電池ケース...................単４x1 x1
電源スイッチ.................スナップ式 x1
クリスタルイヤホン.......リード線式 x1
ビニール線....................適宜
ケース............................100円ショップで4個一組のもの。
ネジ................................3mmx10mm平ネジ
x2
ナット..............................3mm x2
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SL55GTをとめるためのバーアンテナホルダーが無いんですけど、通販ではみつかりませんねぇ。ネット上では蝋燭でとめたり、L型金具でとめたり、宙ぶらりんのままにしてたり、様々ですが、やっぱりあのバーアンテナホルダーで留めたいところです。とりあえずは紐かなんかで・・・
下記が組み立てに入ったところです。果たして動くやら・・・。
あとで自前で設計した１石アンプを内蔵し、低周波の増幅で感度増強してみたら、きっと良いラジオになるでしょう。
ところで501Tというのは高周波３段に検波回路が入っているそうですが、100kオームって当然NFBの量を決めてるんですよね？そうするとここにボリュームを入れて帰還量を調整出来るようにすべきであろうか・・・。ミツミの使用例にはそんなことは書いてないんですが、どうなのかな。
2003.04.26 LMF501Tを使ったラジオ、完成しました。
構想一瞬、完成まで大体３時間ぐらいでしょうか。ハプニングもありましたが、通勤ラジオに使えなくもない性能で驚いております。
なお、本日はアルコールで頭がぶっとんでますので、明日詳しく書かせて頂きます。
・違うけど同じ
ミツミのLMF501Tのスペックにある使用例(以下「使用例」と称す）は、こんな回路です。
電池と501の１番ピンとの間は、コイルが直流を通すので、動作しますよね。さらに同調回路がありますので、交流（高周波）も501の1番ピンを目指します。でも直流は下の方向には流れません。なぜなら、途中にコンデンサ0.01μFがあるからです。コンデンサは直流を通しません。
ここまではいいんですが、なぜ今回のような回路(2003.04.23の日記の回路参照のこと）になったかと言うと、あまり大した理由ではないのですが、ネットで見かける作例は、使用例と違う回路のように見えて仕方がなかったのです。もし使用例と他の作例が等価な回路だと理解できれば、まあどっちでも良いということになるので、理解が深まります(これ重要）。
回路をじっと見ていたら、こんな風に理解できました。まずは使用例の同調回路をぐにゃっと90度曲げてみます。
使用例と同じです。別に変わったところはありませんよね。
次に100kの左側の線は、ずーっと下にたれてるのを、同調回路の内側に寄せます。
これもやっぱり使用例と同じです、501の1番ピンには直流と交流（高周波）がいってます。
そこで、今度は100kの左側の下にたれている線をちょっとつなぎかえてみます。
501の1番ピンには直流と交流（高周波）が仲良く入力されています。
コイルには直流が流れませんが、ここからは交流（高周波）だけが出力されればいいので、わざわざ直流を通す必要はありません。
それで良いならコンデンサ0.01μFが別に下に無くたっていいわけです。
コイル側へは直流は完全に阻止されていますが、交流（高周波）は流れてきます。
そしてやっぱり、501の1番ピンへは直流と交流（高周波）が、入力されています。
結果的にミツミの使用例と、今回作ったラジオの回路は等価である、と言っていいわけです。むしろ使用例のほうは、コイルに直流を通すので、高電流の直流がコイルを流れていくような場合は、コイルにダメージがあるんじゃないかと考えられます。それとも使用例のような回路は何か良いことでもあるんでしょうか。
補足：
2003.11.08 ある方からメールをいただきました。私の作った回路は直流的には問題ないが、ホット側に100kを入れるとQがダンプして、選択度が下がるとのこと。選択度を上げるには、ミツミの使用例のほうが良いそうです。それとミツミのLMF501Tの入力インピーダンスは4MΩでかなり高いので、共振回路を直結しても問題ないという指摘もいただきました。いやまったくその通りです。私は低周波アンプでつまずいているようなヤツなので、気がつきませんでした。たしかに作ったラジオは選択度は良くないんで、今度使用例どおりのモデルも作ってみようと思います。感度とどの程度バーターになるのかも興味にあるところです。
メールくれた方、ご指導ありがとうございました。
2003.04.27
・LMF501Tラジオの完成
実際に完成したのは2003.04.26未明でしたが、あまりのいい音（手前味噌っぽいが）に、そのままうたた寝してしまった上、その晩には呑みに行ってしまったため、その日の日記に書けなかったというていたらくはさておき、完成までのお話です。でもこれで、このプロジェクトが終わるということではありません。元々は本で見たあるラジオの回路を理解した上で、自分で設計し直すことです。はい。したがって、このLMF501Tのラジオは習作ってことですね。
やっと見つけたバーアンテナのホルダー
秋葉原で見つけましたが、この四角いタイプは、昔良く製作記事で見かけた「ＭＡＸコイル」用(いまでも売っていますが）ので、あさひ通信のSLシリーズにはちょっと大きいのです。なんでも、バーアンテナはまだ入荷しているけれど、なぜかホルダーは入荷しないそうなんですね。なぜなんでしょう。
MAXのPB-450とあさひ通信のSL-55GT
しかし、厚みは同じなので、MAXコイル用でも多少ぐらつきますが、十分使えます。また、同じあさひ通信の丸いコアのSL-45GTにも使えます。ちょうどそのコアの外径ががこのホルダーの内径と同じなのですね。
下記はそのホルダーを平ラグのラグ端子を外して取り付けたところです。でもホルダーのピンを溶かしただけだと、ちょっと弱いので、瞬間接着剤で留めてしまいました。それから、バーアンテナは本当は写真でいうと横に取り付ける（平ラグに直角に取り付ける）つもりでいましたが、現物合わせをした結果、この位置だとケースに引っかかってしまうことがわかったので、縦に取り付けることにしました。
自分が考えた回路でラジオを作るなんて初めてです！下記は完成して動作テストをしている所です。
赤い太い線はアンテナ線です。
早速NHK第一、第二、AFNが聞こえました。ううむ。電池式真空管ラジオより感度がいい・・・
ところが、AFNより上が発振してます。ギャーッと。ひょっとしてコイルと501が近すぎる？何しろ501は高周波3段増幅ですからねぇ。きっと敏感なんですね。
対策する前に、まずはケースに実装しましょう。
手作りラジオといえばタッパウエアですよねー。
とりあえずケースに穴を開けました。当方マンション住まいなので電動工具は騒音問題になるので使えません。必然的にハンドドリルを使いますが、このタッパっていうのは柔らかいので、ハンドドリルも使いにくい。そこでどうやるかというと、まず部品を乗せて、鉛筆で穴の位置決めをし、そこのところを半田ごてでちょっとだけ穴を開けます（ポンチの代わり：これがコツです）。そしてドリルの刃だけを手で持ってゆっくり丁寧に開けるのです。手の力でも綺麗に開きます。
でも３０年経っても値段が余り変わっていないような気が。
ポリバリコンの真ん中の穴は9mmですが、私は最大（この時点で）6mmのドリル刃しか持っていないので、まず6mmで開けてからテーパーリーマーで広げました。しかし金属用のテーパーリーマーで柔らかい素材の穴を広げるのはちょっと苦しいですね。底に開けた平ラグを留めるための皿ネジ穴は3.2mmです。外側から6mmの刃でこそげて、皿ネジのテーパーを付けてあります。
完成したアッセンブリ（ちょっとかっこいい言い方ネ）をケースに実装しました。昔の製作記事は、タッパにラジオというと、タッパを逆さまにしてポリバリコンを底に取り付ける、つまりフタには何も付けないのが定石ですが、子供のころから「タッパを逆さまに使うのは変だ」と思っておりましたので、当然のようにフタ側にポリバリコンを取り付けました。
単４の電池ケースは留めていません。実はポリバリコンがついたフタを締めると、ポリバリコンが電池ケースをちょうど（偶然にも）押さえてくれるので、良い具合なのです。
組み立て後にスイッチを入れてみますと、アンテナ線無しでもNHK第一、第二、AFNが聞こえるではないですか！凄い良い感度です。AFNはもうSIMPO55555です。RS59です。たった１個のICでここまで高感度というのは本当にびっくりです。高周波増幅をすると高感度なラジオになるということが身をもって理解できました。
さて、AFNより上(大体1000kHz）以上で発振する件ですが、ケースに収めてもやはり発振します。手を近づけたり離したりしても現象に変化は無いので、ボディエフェクトではありません。多分同調コイルが高周波増幅回路に近すぎて、発振しているんだと思い、コイルを指で501から離すようにしてみました。すると、発振は完全に止まります。
ところがです。発振が止まった状態でNHKやAFNを聞くと、音が小さいのです。つまり、高周波が回り込んでいるということで、期せずして、我がLMF501Tラジオは、見事なまでの再生ラジオになっていたのですね。そこでどうせならこの現象を利用して、発振しないギリギリの距離を保てば、高感度なままでいられるのでは無いかと思い、最適な角度を探ってみました。すると501から約10mmのところにコイルを置くとBC帯全域で発振せず、こんどは何とスーパーヘテロダインのラジオでもやっと聞こえるニッポン放送まで聞こえるようになりました。当然TBSラジオも聞こえます。いや〜驚きました。
次の写真は、発振してしまったコイル位置です。
次は感度のいいところで留めたコイルの様子です。どうやって留めようかと思ったら、ちょうどラグ板の穴があるではないですか！さっそく爪楊枝を削ってストッパーにしました。
これでアンテナ無しで下はNHK第一から上はニッポン放送まで聞こえます。ヒョウタンから駒といいますか、発振から高感度といいますか、妙な気持ちです。設計段階では考えてもいませんでしたし、そもそも発振するようなレイアウトに問題があったわけですから、本当は恥ずかしい事なのでしょうが、まあアマチュアだから許してくだされ。
次は完成した本ホームページはじまって以来第２号のラジオの記念写真です。後ろを黒で撮るとカッチョイイですね。ちょっと厚みがありますが、シャツの胸ポケットにすっぽり収まります。
その他の性能についてですが、次のような感じでした。測定器が無いので、正確な事はわかりませんが、十分実用になるラジオだと言って良いと思います。
１）感度
外部アンテナを付けなくても、自宅室内でスーパーでもかなり小さくしか聞こえないニッポン放送が聞こえる。ラジオ日本は元々全然聞こえないので問題無し。
２）分離度
自宅で使う分では混信はしないが、ややブロードな感じ。強電界地域では多少混信する予感。
３）音量
本機はボリュームは付けていないが、音量は十分で、放送内容が１００％聞き取れる。音量がうるさい場合は、耳からイヤホンを少し抜けば良い。
４）フィールドテスト
自宅がある横浜から新橋までまで、通勤ラジオとして使ってみた。いつもニッポン放送の「高嶋ひでたけのお早よう！中年探偵団」と「うえやなぎまさひこのサプライズ」を聞いているのですが、今回のフィールドテストも、ニッポン放送です。結果は、トンネルを除いて、手すりのそばにいるなり窓のそばにいるなりすれば、不感地帯はほとんどありませんでした。ただ新川崎近辺で少々AFNが混信してきました。なぜAFNが新川崎であんなに強かったのかは不思議でしたが、まあいいでしょう。音量も電車内でも十分聞ける音量でした。ただしクリスタルイヤホンはいまいちかっちょ悪いです。
・LMF501Tを手に入れてラジオを作ろう！
今回はメーカの使用例を参考にして、市販部品で仕上げましたが、同調回路を自作したり、スーパーヘテロダイン回路を前段につけたり、アンプを付けてスピーカーを鳴らしたり、等々いろんなグレードアップや実験が楽しめそうです。
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